芯東西（公眾號：aichip001）

作者 |

高歌

編輯 |

Panken

芯東西6月30日報道，今天上午，三星電子官宣，已開始量產基於GAA電晶體（Gate-All-Around FET，全環繞柵極）結構的3nm晶片。

與5nm製程相比，3nm製程降低了45%的功耗，提升了23%的效能，並減小了16%的面積。三星電子正在位於首爾南部華城市的晶圓廠生產3nm。這是全球首次採用GAA電晶體結構的晶片，標誌著晶片製造進入了新的時代。三星電子稱，其GAA電晶體晶片將應用於高效能、低功耗計算領域，並計劃擴充套件到移動處理器。

據外媒報道，一家中國礦機晶片公司將成為三星電子3nm製程的首位客戶，高通也預定了三星電子的3nm製程。

▲三星代工業務和半導體研發中心的領導者舉起三根手指作為3nm的象徵，慶祝該公司首次生產採用GAA架構的3nm工藝（圖片來源：三星電子）

一、電晶體結構進入GAA時代，第二代3nm製程引數宣佈

三星電子稱，其3nm製程正在使用MBCFET（Multi-Bridge-Channel，多橋通道電晶體）技術，這是基於GAA電晶體結構的一種技術。該技術透過降低供應電源水平，提升了晶片電流和功率，首次突破了FinFET電晶體（Fin Field-Effect Transistor，鰭式場效應電晶體）的效能限制。

相比於GAA技術的奈米線和奈米片通道，三星電子採用的MBCFET技術具有更寬的通道，具備更高的效能和更好的能效表現。

▲三星電子電晶體結構路線圖（圖片來源：三星電子）

三星電子的3nm製程將能夠調整通道寬度，以適應更多客戶的需要。三星電子還強調，其GAA技術的設計優勢來自於DTCO（設計技術協同最佳化），這能夠幫助提升晶片的PPA（效能、功率、面積）。

和5nm製程相比，三星電子的第一代3nm製程能夠降低45%的功耗，提升了23%的效能，並減小16%的面積。而第二代3nm製程將有進一步的最佳化，將降低50%的功耗，提升30%的效能，降低35%的面積。

此外，三星電子還提到，自2021年第三季度開始，其和Ansys、Cadence、Siemens、Synopsys等SAFE（Samsung Advanced Foundry Ecosystem）合作伙伴一起提供了經過驗證的設計基礎，這幫助三星電子的客戶在短時間內完善了它們的產品。

三星電子總裁兼代工業務負責人Siyoung Choi稱：“我們將繼續在具有競爭力的技術開發中積極創新，並建立有助於加速技術成熟的流程。”

據日經亞洲報道，三星電子正在位於韓國首爾南部的華城市生產3nm晶片。

▲三星電子副總裁Michael Jeong（左一）、企業執行副總裁Ja-Hum Ku（左二）、三星代工業務公司副總裁Sang Bom Kang（左三）正在三星電子華城園區的生產線上舉起3nm晶圓（圖片來源：三星電子）

二、三星3nm首個客戶或為中國公司，臺積電下半年量產3nm

據外媒報道，三星電子3nm製程的首個客戶是中國挖礦晶片公司，也有訊息稱三星電子已收到高通的預定訂單，高通將隨時能夠採用其3nm工藝。

本月初，三星電子副會長李在鎔訪問歐洲，拜訪了包括IMEC（比利時微電子研究中心）和荷蘭光刻機公司ASML在內的重要供應鏈機構和公司。

當前，三星電子正在美國德克薩斯州泰勒市投資170億美元，建設新的先進製程晶圓廠。該工廠計劃於2024年下半年投產，佔地超過500萬平方米。三星電子將該晶圓廠和其位於韓國平澤市的晶圓廠並列，將兩處的晶圓廠視作其未來全球半導體制造的關鍵。

除了三星電子，臺積電也計劃在今年下半年量產3nm製程（N3工藝）。

不過相比於三星電子的3nm製程，臺積電的N3工藝仍將採用FinFET電晶體結構。此外，臺積電還宣佈，將在2025年前量產2nm晶片。

據悉，臺積電3nm的首批客戶將包括英特爾、蘋果兩大科技巨頭。

結語：三星率先開啟GAA電晶體時代，先進製程之戰進入白熱化

隨著先進製程不斷演進，先進製程晶片製造的難度不斷增大，這也為三星電子帶來了不少挑戰。此前，三星電子7nm和5nm製程產品均出現良率和功耗問題，使高通等頭部客戶轉投臺積電。近幾個月來，三星電子的良率情況曝光和代工業務高管人事調整不斷。

但本次三星電子能夠如期完成3nm製程的量產，或有助於恢復下游客戶的信心。其基於GAA電晶體的3nm製程也正式開啟了新的電晶體時代。未來，臺積電、三星、英特爾等先進製程玩家的競爭仍將繼續，這場逼近物理極限的戰爭“硝煙”正濃。